Obtenção de uma linhagem de Kluyveromyces marxianus adequada a processos não assépticos de produção de etanol combustível a altas temperaturas

• Processo: 16/23606-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2017
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2018
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Andreas Karoly Gombert
• Beneficiário: José Valdo Madeira Junior
• Supervisor: John Morrissey
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia de Alimentos (FEA). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University College Cork (UCC), Irlanda
• Vinculado à bolsa: 15/26072-3 - Produção de etanol combustível pelo eucarioto mais rápido do planeta, BP.PD
• Assunto(s): Engenharia metabólica Microbiologia industrial Fermentação alcoólica Bioprocessos Etanol
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biotecnologia de leveduras | Engenharia metabólica | Fermentação Alcóólica | Kluyveromyces marxianus | Microbiologia industrial | Produção de etanol combustível | Engenharia de bioprocessos

Resumo

A produção de etanol combustível no Brasil é um dos bioprocessos mais baratos e rápidos no mundo. Entretanto, melhorias no processo fermentativo são necessárias para manter o negócio economicamente rentável. A levedura Saccharomyces cerevisiae apresenta a maioria das características de interesse para a indústria do etanol: alta tolerância ao etanol (concentrações maiores que 10%); capacidade de crescer sob total ausência de oxigênio; alta tolerância a baixos valores de pH (<2,5) (o que permite o reciclo de células sob condições ácidas). Contudo, dois importantes desafios são reconhecidos durante a fermentação: temperatura e contaminação. O processo é realizado entre 32 e 35 °C, o que obriga o resfriamento das dornas de fermentação com água gelada. Além disto, devido ao fato de o processo não ser asséptico, microrganismos contaminantes crescem, prejudicando o rendimento final do processo. Desta forma, um tratamento ácido (pH <2,5 durante 2-3 horas) é realizado durante o reciclo celular, para diminuir a carga bacteriana. Uma alternativa para solucionar estes dois problemas seria a produção de etanol em altas temperaturas, o que reduziria o risco de contaminação, assim como os custos e tempo para resfriamento e destilação do etanol. Um microrganismo potencialmente capaz de apresentar estas características é a levedura Kluyveromyces marxianus, a qual também apresenta outras propriedades interessante como: alta velocidade específica de crescimento; metabolismo respiratório e fermentativo; habilidade de metabolizar uma grande variedade de açúcares; e ser suscetível à implementação de modificações genéticas. Atualmente, entretanto, não existe uma única linhagem de K. marxianus descrita na literatura para a produção de etanol na total ausência de oxigênio e tolerância a altas concentrações de etanol e baixo pH. No presente trabalho, estratégias de engenharia metabólica e evolutiva em K. marxianus serão realizadas, de forma que se obtenha uma linhagem capaz de produzir etanol a 48°C, sob as mesmas condições usadas na indústria brasileira de etanol combustível. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

MADEIRA-JR, JOSE VALDO; GOMBERE, ANDREAS KAROLY. Towards high-temperature fuel ethanol production using Kluyveromyces marxianus: On the search for plug-in strains for the Brazilian sugarcane-based biorefinery. BIOMASS & BIOENERGY, v. 119, p. 217-228, DEC 2018. (16/23606-0, 15/26072-3, 15/14109-0)